TMUX6236 36V双通道精密开关技术解析与应用指南

描述

Texas Instruments TMUX6236 2:1 (SPDT) 双通道精密开关是一款互补金属氧化物半导体 (CMOS) 开关,具有两个2:1开关。该器件可与双电源(±4.5V至±18V)、单电源(4.5V至36V)或不对称电源(如VDD = 12V、VSS = -5V)配合使用。Texas Instruments TMUX6236支持源极(Sx)和漏极(D)引脚上从VSS 到 VDD 的双向模拟和数字信号。

数据手册:*附件:Texas Instruments TMUX6236 2-1 (SPDT) 双通道精密开关数据手册.pdf

所有逻辑控制输入均支持从1.8V到VDD 的逻辑电平。该功能在有效电源电压范围内运行时,确保TTL和CMOS逻辑兼容性。失效防护逻辑电路允许在电源引脚之前施加控制引脚上的电压,从而保护器件免受潜在的损害。

特性

  • 双电源范围:±4.5V至±18V
  • 单电源范围:4.5V至36V
  • 低导通电阻:2Ω
  • 大电流支持:330mA(最大值)(WQFN)
  • 工作温度范围:-40°C至+125°C
  • 1.8V逻辑兼容
  • 逻辑引脚上集成下拉电阻器
  • 失效防护逻辑
  • 轨到轨运行
  • 双向工作

功能框图

半导体开关

TMUX6236 36V双通道精密开关技术解析与应用指南

一、产品概述

德州仪器(TI)推出的TMUX6236是一款36V、低导通电阻(2Ω)的2:1(SPDT)双通道精密开关,采用WQFN(4mm×4mm)和TSSOP(5mm×6.4mm)封装。作为SCDS449C文档(2022年4月发布,2024年2月修订)描述的核心产品,该器件在工业自动化、医疗设备等高压应用中表现出卓越性能。

关键特性‌:

  • 宽电压范围‌:支持±4.5V至±18V双电源或4.5V至36V单电源供电
  • 超低导通电阻‌:典型值仅2Ω(±15V供电时)
  • 高电流能力‌:支持连续电流达330mA(WQFN封装)
  • 1.8V逻辑兼容‌:直接连接低电压处理器GPIO
  • 失效保护逻辑‌:支持控制引脚先于电源上电(最高36V)
  • 超低电荷注入‌:仅30pC(±15V供电时)
  • ‌**-40°C至+125°C**‌宽温工作范围

二、核心技术解析

2.1 双向传输架构

TMUX6236采用创新的传输门(Transmission Gate)设计:

  • PMOS+NMOS并联结构‌:实现全电压范围(Rail-to-Rail)信号传输
  • 对称导通特性‌:源极(Sx)和漏极(D)可互换,支持双向信号传输
  • 低失真设计‌:THD+N低至0.0006%(±15V供电时)

2.2 先进逻辑控制

器件通过三项关键技术实现可靠控制:

  1. 失效保护电路‌:允许控制引脚电压(最高36V)先于电源上电
  2. 集成下拉电阻‌:4MΩ下拉电阻防止控制引脚浮空
  3. 快速切换响应‌:过渡时间仅110ns(±15V供电时)

2.3 电荷注入补偿

采用专利电荷补偿技术:

  • 典型电荷注入仅30pC(±15V供电)
  • 支持外部补偿电容(Cp)进一步降低影响
  • 在敏感应用(如采样保持电路)中表现优异

三、典型应用方案

3.1 工业PLC模拟输入模块

应用场景‌:

  • 工厂自动化控制系统
  • 过程仪表信号切换
  • 多传感器轮询采集
    设计要点‌:
  • 采用±15V双电源供电
  • 每个输入通道添加10kΩ限流电阻
  • 控制信号走线远离模拟信号路径
  • 靠近芯片放置0.1μF+1μF去耦电容

3.2 医疗超声前端切换

优势体现‌:

  • 80dB通道隔离度减少串扰
  • 低电荷注入保持信号完整性
  • 快速切换(<200ns)支持高速扫描

典型参数‌:

  • 供电:+12V/-5V不对称电源
  • 信号带宽:>35MHz
  • 通道间串扰:<-110dB@100kHz

四、设计指南

4.1 稳定性设计

布局建议‌:

项目要求说明
电源去耦0.1μF+1μF尽量靠近VDD/VSS引脚
接地完整地平面避免数字/模拟地混合
走线45°转角减少阻抗突变

热管理计算‌:

  • WQFN封装热阻RθJA=41.5°C/W
  • 最大功耗PD=(VDD-VSS)×Icont
  • 示例:±15V/100mA时PD=3W,温升ΔT=124.5°C(需加强散热)

4.2 信号完整性优化

  1. 高频应用‌:
    • 使用50Ω终端匹配
    • 控制走线长度<λ/10(100MHz时<30cm)
    • 优先选用WQFN封装(寄生参数更小)
  2. 精密测量‌:
    • 添加源极补偿电容(Cp=20×CL)
    • 选择低ESR陶瓷电容
    • 避免via在关键信号路径上

五、行业应用展望

作为TI新一代精密开关代表,TMUX6236在以下领域具有显著优势:

  1. 工业4.0‌:支持IIoT设备的多信号接口扩展
  2. 医疗影像‌:高频信号切换保持图像质量
  3. 5G基础设施‌:满足基站射频前端切换需求
  4. 新能源系统‌:高压电池监测通道轮询
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